EK1_P2_2007_05_16_B

Elektronik 1
Prüfung 2: 16.5. 2007: Serie B
Zeit 45 Minuten
Name:
Eigene Zusammenfassung von 5 Seiten erlaubt
Taschenrechner erlaubt, PC und Handy nicht erlaubt
Jede vollständig richtig gelöste Teilaufgabe gibt 3 Punkte
Zuerst alle Aufgaben durchlesen und mit der einfachsten beginnen
Jede Teilaufgabe lässt sich unabhängig von den anderen lösen
Tipps
1. Analysieren Sie diese Exponenzier-Schaltung.
Der Operations-Verstärker kann als ideal angenommen werden.
Gegeben sind weiter der Widerstand R und die Diode D (Is und m∙UT sind bekannt).
D
R
+
Uaus
Uein
+
a. Beschreiben Sie verbal, wie die Schaltung funktioniert.
b. Leiten Sie die Formel her für Uaus = f(Uein, R, Is, m∙UT).
(Achtung: nicht aus der Formelsammlung abschreiben sondern herleiten)
c. Wie wirken sich die Zuleitungs- und Bahn-Widerstände in der Diode aus? (Verlangt
wird eine qualitativ richtige Antwort, keine Rechnung)
d. Die Dioden-Kennlinie ist temperaturabhängig. Skizzieren Sie eine Schaltung, mit der
dieser Effekt kompensiert werden kann.
e. Geben Sie zu jede der folgenden Diodentypen an, ob er für diese Schaltung geeignet
ist oder nicht und begründen Sie die Antworten. Zur Auswahl stehen Schalt-, PINund Zener-Diode.
2. Kurzfragen
a. Skizzieren Sie eine Schaltung mit Solarzellen, mit der ein 1.2V-Akku bei
Sonnenschein geladen werden kann und mit der sich der Akku bei Dunkelheit nicht
über die Solarzellen entlädt.
b. Welcher Diodentyp ist geeignet für einen Signalgleichrichter bei einer Frequenz von
100MHz (Antwort begründen).
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H. Hochreutener / 15.05.2016
3. Diese Schaltung wird eingesetzt gegen Überspannung am Eingang. Sie soll allfällige
Überspannungen ableiten und die Schaltung schützen, aber das Signal nicht verfälschen.
R
+
+
OP
Signal
Z
a. Für welche Art von Signalen ist die Schaltung geeignet (Antwort begründen)?
b. Geben Sie eine sinnvolle Grössenordnung für die Zenerspannung der Zenerdiode an
(Antwort begründen).
Beim Gehen über einen Kunststoffboden können elektrostatische Überspannungen
bis zu 35kV entstehen. Der Operations-Verstärker erträgt ohne Schutz kurzzeitig bis
zu 500V Überspannung.
Was spricht für eine niedrige, was für eine hohe Zenerspannung?
4. Dimensionieren Sie diese Gleichrichter-Schaltung.
Der Spannungsabfall an den Dioden in Durchlassrichtung kann mit 0.6V konstant
angenommen werden.
Die Quelle Uq liefert eine sinusförmige Spannung mit einem Spitzenwert von 20Vp bei einer
Frequenz von 400Hz.
Die Zenerdiode hat eine Zenerspannung von 12V bei 50mA, die Zenerimpedanz in diesem
Punkt beträgt 10Ω, der maximal zulässige Zenerstrom ist 100mA.
Die Last nimmt einen konstanten Strom von 20mA auf (unabhängig von der Spannung).
Uc
Ulast
+
C
R
Z
Last
GR
Uq
a. Skizzieren Sie den Verlauf des Kondensator-Stromes Ic über eine ganze Periode der
Wechselspannung.
b. Wie gross muss der Widerstand R gewählt werden, wenn die Spannung Uc
mindestens 15V beträgt?
c. Wie gross muss der Kondensator C für obige Annahme gewählt werden? Fall Sie die
vorherige Teilaufgabe nicht lösen konnten, nehmen Sie R = 82Ω an.
d. Berechnen Sie den Ripple (Maximum - Minimum) der Spannung Ulast (Lösung der
vorherigen Teilaufgabe ist hier ausnahmsweise vorausgesetzt).
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